双金属复合氧化物与双金属复合氧化物/碳纳米管杂化材料吸附氨基酸性能研究

鉴于氨基酸吸附分离的重要性，本课题拟制备双金属复合氧化物（CLDH）与CLDH/碳纳米管杂化材料，将其用于氨基酸的吸附分离，其中CLDH主要对带负电荷或少数极性不带电荷的R基氨基酸进行吸附，而杂化材料主要对带正电荷的R基、非极性的R基与大多数极性不带电荷的R基氨基酸进行吸附，研究拟考察各种操作因素如溶液pH值、离子强度、溶剂等因素对吸附效率与吸附量的影响，优化实验条件并考虑应用于实际过程。在实验研究的基础上，深入研究该体系的吸附机理，即考察不同温度下吸附氨基酸的平衡等温线，求得相关热力学参数，考察氨基酸起始浓度和操作温度对动力学的影响，计算相应动力学参数，最后采用平行扩散模型深入研究该吸附过程；采用表面敏感的能谱、光谱、显微技术及量化计算方法等手段揭示氨基酸与吸附剂相互作用的客观规律。通过对此项目的研究，可为氨基酸在固液界面的吸附与氨基酸废水处理等的研究提供科学依据、理论指导甚至方法支持。

本课题制备双金属层状氢氧化物（LDHs），双金属复合氧化物（CLDH）与修饰后的碳纳米管杂化材料，将其用于氨基酸等的吸附分离，所取得的研究成果为: 1 . 利用阴离子交换法将不同旋光性酒石酸衍生物引入LDHs层间，制备具有不同手性空间的LDHs，系统而深入地研究了此类LDHs对色氨酸的手性吸附分离能力。2. 分析MgFe−CLDH与MgFe−LDH对谷氨酸的吸附性能，研究溶液pH、谷氨酸初始浓度、共存阴离子及温度等因素对吸附效果的影响，并对其吸附过程的动力学和热力学过程进行研究。3. 以CuZnAl-CO3-CLDH为吸附剂，利用其“记忆效应”吸附水溶液中苯丙氨酸。考察了pH、吸附温度、接触时间等对吸附过程的影响，进一步考察了吸附过程的动力学、热力学过程以及吸附等温线。4. 研究了CLDH对钒酸根的吸附性能，并考察了不同镁铝比的CLDH、吸附剂量、钒酸根初始浓度和吸附时间对吸附的影响，并进一步考察了吸附动力学和热力学过程。5. 通过离子交换方法将植物生长调节剂萘乙酸钠插层LDHs层间，再和聚合物聚丙烯酰胺和聚丙烯酸钠用层层组装法沉积制得薄膜。探讨了层层组装方法沉积得到的薄膜的缓释性能。将薄膜放于不同的溶液中，在一定的时间间隔内测定萘乙酸钠的吸光度，测得薄膜的缓释性能，并讨论其缓释机理。6. 采用共沉淀法，将LDHs与铋系化合物复合，在一定温度下煅烧得到杂化材料（Bi2O3-ZnAl/CLDH）。使用氙灯模拟太阳光，通过亚甲基蓝（MB）溶液的降解情况来考察样品的催化性能。实验探讨了催化剂量、pH值等对光催化性能的影响。7. 研究氧化后的碳纳米管（MWCNTs）在正己烷溶液对苏丹红I 和II的吸附行为，主要考察了吸附时间、吸附剂用量、苏丹红I 和II溶液初始浓度对吸附性能的影响。8. 以一种较为简单的方法制备了MWCNTs@2,4-D-MIPs分子印迹材料。考察了不同功能单体条件下的印迹效果。9. 设计并成功制备γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷（AAPTES）改性介孔SiO2包覆的MWCNTs（MWCNTs@mSiO2-AAPTES）。比较了其对重金属Cu2+、Ni2+、Pb2+、Zn2+离子的吸附性能，进而以Cu2+离子为研究对象从动力学和吸附平衡的角度对吸附过程进行了全面研究。对此项目的研究，为氨基酸等在固液界面的吸附研究提供科学依据、理论指导与方法支持。